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基于DirectFB怎么嵌入式开发播放器?
118 GUI 嵌入式 cpu
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随着嵌入式的普及和发展,嵌入式设备的功能越来越强大,用户对嵌入式设备的要求也越来越高。各种多媒体应用程序被移植到了嵌入式系统中,是否能够播放音视频是人们衡量和购买嵌入式设备的基本要求之一。
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2020-3-30 07:27:43   评论 分享淘帖 邀请回答

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1 概述
随着嵌入式的普及和发展,嵌入式设备的功能越来越强大,用户对嵌入式设备的要求也越来越高。各种多媒体应用程序被移植到了嵌入式系统中,是否能够播放音视频是人们衡量和购买嵌入式设备的基本要求之一。本文提出了一种基于DirectFB嵌入式播放器解决方案,有效地降低嵌入式系统的资源消耗,适用于CPU频率小于400MHz的中低端嵌入式系统。DirectFB是一个轻量级的GUI开发库,它通过Framebuffer以及回调函数,实现了对硬件设备的完全抽象,加速和简化了图形操作。
本文首先对DirectFB进行了详细的介绍,接着提出了一种宽松的、可分解的嵌入式播放器设计方案。该方案资源消耗少、可移植性强、系统各个模块间依赖度小,使得用户能够根据自己的系统需求快速设计满足自己要求的播放器。
2 DirectFB简介
2.1 DirectFB的整体框架
DirectFB必须通过Linux下Framebuffer驱动来访问硬件设备,它在Framebuffer的基础上提供了图形设备的加速、输入设备处理提取、透明窗口和多重显示层的功能。另外DirectFB设计之初就充分考虑了嵌入式系统的固有特性,体积小巧,资源消耗低。作为嵌入式系统中强大的图形处理库,DirectFB成为Linux下一代处理的一个新标准(CELF AVG1.0标准)。图1是DirectFB的整体框架。

2.2 DirectFB接口描述
DirectFB提供了一套C接口来方便用户进行界面开发,例如IDirectFBSurface接口提供了对于文本、BILT、画线以及画矩形的操作。IDir ectFBFont接口提供了对字体的操作,而IDirectFBVideo接口提供了对多媒体进行播放控制的操作。表1对DirectFB接口进行了详细的描述。

3 播放器的框架
嵌入式播放器的架构如图2所示。采用DirectFB开发的Lite作为图形界面,与用户进行直接交互;调用DirectFB的video实现了音视频的插件接口和解码器模块。该接口将FFmpeg、xine、libmpeg3等多媒体库封装成统一接口,具备很强的扩展性;基于Framebuffer的输出,消除了对于特定架构的依赖,有效地增强了系统的可移植性。

图形界面是以Lite为基础开发的。Lite是基于DirectFB开发的以box为基类的对话框。通过调用Lite可以编写各种暂停、播放、音量等控件,用户使用这些控件与播放器进行直接交互。DirectFB本身并不提供窗口以及对话框管理功能,因而DirectFB更多地被用作底层图形库。参考文献中选择以DirectFB为后端的Cairo图形库进行2D图形开发;参考文献中选择基于GTK+on DirectFB进行嵌入式开发。如今,上层API支持DirectFB的有XDirectFB、DirectFBGL、DFBTerm、DFBSee、DFBPoint、QT on DireelFB、SDL等。采用Lite进行开发的目的,主要是因为它直接使用DirectFB开发对话框,而且源代码只有5 MB左右,具有很快的响应速度,能够有效降低嵌入式设备资源的消耗。
插件接口将对解码器的操作放到了Video统一的开发式接口中,该接口实现了分离音视频、解码音视频、播放、暂停、调节音量、调整播放速度等各种功能。通过该接口,播放器的扩展性得到了很大的提高,因此该接口是媒体播放器的核心。
3.1 插件接口以及编解码
DirectFB通过对FFmpeg进行封装,形成一组统一接口方便用户调用。插件接口通过以下方法来控制解码器:
①Probe函数。通过检查文件扩展名来确定播放器是否支持播放该文件,可以识别的扩展名有wav、au、snd、mp2、mp3、m2a、swf、wma、rm等。用户可以通过添加新的解码器来支持更多新的文件格式。
②Construct函数。通过调用FFmpeg的一些库函数,首先将输入的视频文件头信息读取出来,接着把视频文件分离成音频和视频流,并申请音频和视频流的缓冲区,然后识别出音视频解码器。该函数同时会将用户写的一些非标准函数指针赋给标准API函数,方便用户的调用。
③FFmpegInput函数。该函数管理将对解码出的音视频包送入各自的FIFO队列,同时设置了一些标志位来管理FIFO队列,例如音视频队列当前的状态,当用户拖动进度条进行偏移时用户需要有一个拖动标志位,拖动的长度用来重新计算播放时间。
④FFmpegVideo以及FFmpegAudio函数。这两个函数主要用于播放音频流和数据流,同时有一些用于音视频的同步控制。
⑤FFmpeg_PlayTo函数。该函数是给用户提供的接口函数,该接口函数在DirectFB中为PlayTo.在函数中,PlayTo同时启动了3个线程,这3个线程分别调用了FFmpegInpuIt、FFmpegVideo、FFmpegAudio函数,用于将将音视频送入FIFO队列,从FIFO队列取出数据并播放。
播放器的数据流程如图3所示。音视频处理过程是同步进行的。

此外还有一些控制函数,例如文件播放PlayTo、播放停止Stop、按时间跳转SeekTo、调整音量SetVolume、获取音量GetVolLume、调整播放速度SetSpeed、获取播放速度GetSpeed等函数,这些函数在construct函数中被封装成标准接口便于用户涮用。
3.2 Lite和fusionsound
Video接口通过调用FFmpeg对音视频解码进行了有效的封装。通过Lite,用户与播放器实现有效交互。Lite弥补DirectFB在工具箱以及窗口管理上的不足,相比于其他的GUI,它在提供对话框和按钮的同时,资源消耗较小,适合嵌入式开发。Fusionsound是一个DirectFB的子库,它基于oss或者alsa驱动。Fusionsound将音频数据输出到了扬声器上,该函数库能够支持一些基本操作,例如WAV格式文件的播放,同时它也提供一系列的声音播放、调节播放速度、调高音量、声音缓冲区管理等接口。
3.3 播放器的流程
程序运行流程如图4所示。程序首先初始化Lite以及DirectFB库,然后初始化对话框并设置回调函数;接下来初始化一系列的按钮,例如播放、暂停、快进、声音、放大、缩小等,并设置消息触发响应函数。接着调用DirectFB接口中的video接口播放视频文件,然后会进入消息循环,来响应用户各种各样的按键消息。

4 实验结果
在本实验中,采用TI公司OMAP-L138处理器、64M的内存开发板做实验,内存占用约为5M左右。通过内核设置,将CPU的主频设置为300 MHz,播放器在运行期间CPU的占用率为70%,播放画面十分流畅。DirectFB开发的播放器如图5所示。

结语
DirectFB是一个轻量、高效的库,但是由于缺少必要的窗口系统导致其开发效率低。搭配由DirectFB开发出的Lite窗口系统,能很有效地进行基于对话框的程序开发。因为Lite和DirectFB本身占用的资源极少,所以十分适合嵌入式开发。本文提供了一套嵌入式开发播放器的新思路,通过对编解码代码的优化,搭载上轻量的图形和窗口管理系统,使其能够适用于各种中低端场合。
2020-3-30 11:40:20 评论

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